KR20200040290A - 하전 입자 빔 장치, 및 상기 장치의 작동 시스템 및 방법 - Google Patents

하전 입자 빔 장치, 및 상기 장치의 작동 시스템 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20200040290A
KR20200040290A KR1020207007935A KR20207007935A KR20200040290A KR 20200040290 A KR20200040290 A KR 20200040290A KR 1020207007935 A KR1020207007935 A KR 1020207007935A KR 20207007935 A KR20207007935 A KR 20207007935A KR 20200040290 A KR20200040290 A KR 20200040290A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
beamlet
beamlets
sample
level
focal plane
Prior art date
Application number
KR1020207007935A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102378925B1 (ko
Inventor
마르티누스 제라르두스 마리아 요하네스 마쎈
피터 폴 헴페니우스
웨이밍 렌
중웨이 첸
Original Assignee
에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. filed Critical 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
Publication of KR20200040290A publication Critical patent/KR20200040290A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102378925B1 publication Critical patent/KR102378925B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/21—Means for adjusting the focus
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/22—Optical or photographic arrangements associated with the tube
    • H01J37/222—Image processing arrangements associated with the tube
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/244—Detectors; Associated components or circuits therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/26—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes
    • H01J37/28—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes with scanning beams
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/04—Means for controlling the discharge
    • H01J2237/045—Diaphragms
    • H01J2237/0451—Diaphragms with fixed aperture
    • H01J2237/0453—Diaphragms with fixed aperture multiple apertures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/26—Electron or ion microscopes
    • H01J2237/28—Scanning microscopes
    • H01J2237/2813—Scanning microscopes characterised by the application
    • H01J2237/2817—Pattern inspection

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
  • Electron Beam Exposure (AREA)

Abstract

하전 입자 빔 장치는 샘플 상에 빔릿 어레이를 형성 및 스캔하도록 구성된 빔릿 형성 유닛을 포함한다. 빔릿 어레이의 제1 부분은 초점 평면 상에 포커싱되고, 빔릿 어레이의 제2 부분은 초점 평면에 대해 디포커싱 레벨을 갖는 적어도 하나의 빔릿을 갖는다. 하전 입자 빔 장치는 빔릿 어레이에 의해 형성된 샘플의 이미지를 검출하도록 구성된 검출기, 및 검출된 이미지에 기초하여 초점 평면과 샘플 사이의 분리 수준을 추정하고 추정된 수준에 기초하여 분리 수준을 저감시키도록 구성된 프로세서를 또한 포함한다.

Description

하전 입자 빔 장치, 및 상기 장치의 작동 시스템 및 방법
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2017년 9월 19일자로 제출된 미국 특허 출원 제62/560,622호의 우선권을 주장하며, 상기 출원은 그 전문이 본 명세서에 참고로 통합되어 있다.
기술 분야
본 발명은 일반적으로 하전 입자 빔 장치, 시스템, 및 상기 장치의 작동 방법에 관한 것이다.
집적 회로(IC)의 제조 프로세스에서는, 미완성 또는 완성 회로 컴포넌트들이 설계에 따라 제조되고 결함이 없음을 보장하기 위해 검사된다. 광학 현미경을 이용하는 검사 시스템은 전형적으로 수백 나노미터까지의 이미지 해상도를 갖는데; 이미지 해상도는 빛의 파장에 의해 제한된다. IC 컴포넌트들의 물리적 크기가 100 나노미터 이하, 심지어는 10 나노미터 이하로 계속 감소함에 따라, 광학 현미경을 이용하는 것보다 더 높은 이미지 해상도가 가능한 검사 시스템이 필요하다.
나노미터 미만까지 이미지 해상도가 가능한, 주사 전자 현미경(scanning electron microscope: SEM) 또는 투과 전자 현미경(transmission electron microscope: TEM)과 같은, 전자 빔 기반의 현미경은 100 나노미터 이하의 피처 크기(feature size)를 갖는 IC 컴포넌트들을 검사하기 위한 실용적인 툴 기능을 한다.
전자 빔 기반의 현미경의 처리량을 향상시키기 위해, 각각 비교적 작은 전류를 갖는 복수의 전자 빔이 사용된다. 복수의 전자 빔은 샘플의 표면 상의 복수의 스캐닝 영역을 각각 및 동시에 스캔할 수 있다. 복수의 전자 빔이 검사 중에 높은 이미지 해상도를 제공하는 것을 보장하기 위해, 복수의 전자 빔을 샘플 표면 상에 포커싱된 상태로 유지하는 것이 바람직하다.
본 발명의 몇몇 실시예에 따르면, 하전 입자 빔 장치가 제공된다. 하전 입자 빔 장치는 샘플 상에 빔릿 어레이를 형성 및 스캔하도록 구성된 빔릿 형성 유닛을 포함한다. 빔릿 어레이의 제1 부분은 초점 평면 상에 포커싱되고, 빔릿 어레이의 제2 부분은 초점 평면에 대해 디포커싱 레벨을 갖는 적어도 하나의 빔릿을 갖는다. 하전 입자 빔 장치는 빔릿 어레이에 의해 형성된 샘플의 이미지를 검출하도록 구성된 검출기, 및 검출된 이미지에 기초하여 초점 평면과 샘플 사이의 분리 수준을 추정하고 추정된 수준에 기초하여 분리 수준을 저감시키도록 구성된 프로세서를 또한 포함한다.
본 발명의 몇몇 실시예에 따르면, 하전 입자 빔 장치를 제어하는 방법이 제공된다. 본 방법은 샘플 상에 빔릿 어레이를 형성하는 단계를 포함한다. 빔릿 어레이의 제1 부분은 초점 평면 상에 포커싱되고, 빔릿 어레이의 제2 부분은 초점 평면에 대해 디포커싱 레벨을 갖는 적어도 하나의 빔릿을 갖는다. 본 방법은 빔릿 어레이에 의해 형성된 샘플의 이미지를 검출하는 단계, 검출된 이미지에 기초하여 초점 평면과 샘플 사이의 분리 수준을 추정하는 단계, 및 추정된 수준에 기초하여 분리 수준을 저감시키는 단계를 또한 포함한다.
본 발명의 몇몇 실시예에 따르면, 하전 입자 빔 시스템을 제어하기 위해 컨트롤러에 의해 수행되는 방법이 제공된다. 본 방법은 빔릿 어레이에 의해 형성된 샘플의 이미지에 기초하여 초점 평면과 샘플 사이의 분리 수준을 추정하는 단계를 포함한다. 빔릿 어레이의 제1 부분은 초점 평면 상에 포커싱되고, 빔릿 어레이의 제2 부분은 초점 평면에 대해 디포커싱 레벨을 갖는 적어도 하나의 빔릿을 갖는다. 본 방법은 추정된 분리 수준에 기초하여 분리 수준을 조정하는 단계를 또한 포함한다.
본 발명의 몇몇 실시예에 따르면, 비일시적 컴퓨터 가독 매체가 제공된다. 비일시적 컴퓨터 가독 매체는 컨트롤러가 하전 입자 빔 시스템을 제어하기 위한 방법을 수행하게 하기 위해 컨트롤러의 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행 가능한 명령 세트를 저장한다. 상기 방법은 빔릿 어레이에 의해 형성된 샘플의 이미지에 기초하여 초점 평면과 샘플 사이의 분리 수준을 추정하는 단계를 포함한다. 빔릿 어레이의 제1 부분은 초점 평면 상에 포커싱되고, 빔릿 어레이의 제2 부분은 초점 평면에 대해 디포커싱 레벨을 갖는 적어도 하나의 빔릿을 갖는다. 본 방법은 추정된 분리 수준에 기초하여 분리 수준을 조정하는 단계를 또한 포함한다.
본 명세서에 포함되어 그 일부를 구성하는 첨부 도면들은 몇 가지 실시예를 도시한다.
도 1은 개시된 실시예들에 따른 제어 방법이 구현될 수 있는 예시적인 하전 입자 빔 장치를 도시한 도면이다.
도 2a는 검사 중인 샘플 상에 하전 입자 빔 장치에 의해 생성된 복수의 빔릿의 빔릿 가용 범위 및 스캐닝 영역의 평면도를 도시한 도면이다.
도 2b 내지 도 2d는 3개의 상이한 검사 모드에서, 검사 중인 샘플 상에 하전 입자 빔 장치에 의해 생성된 복수의 빔릿의 스캐닝 영역의 평면도를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른, 검사 중인 샘플 상에 하전 입자 빔 장치에 의해 형성된 빔릿 가용 범위, 복수의 검사 빔릿, 및 복수의 초점 감지 빔릿의 평면도를 도시한 도면이다.
도 4a 내지 도 4d는 몇몇 개시된 실시예에 따른, 하전 입자 빔 장치에 의해 형성된 복수의 검사 빔릿의 초점 평면에 대한 샘플 표면의 위치를 추정하는 예시적인 방법을 도시한다.
도 5는 몇몇 개시된 실시예에 따른, 하전 입자 빔 장치를 제어하기 위한 예시적인 제어 시스템을 도시한다.
도 6은 몇몇 개시된 실시예에 따른, 하전 입자 빔 장치를 사용하여 샘플을 검사하는 예시적인 프로세스를 도시한다.
이제, 첨부된 도면들에 도시된 예시적인 실시예들이 상세히 참조될 것이다. 이하의 실시예들은 전자 빔을 이용하는 맥락에서 설명되지만, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 다른 유형의 하전 입자 빔도 유사하게 적용될 수 있다.
몇몇 개시된 실시예는 하전 입자 빔(예를 들면, 전자 빔) 장치를 제공한다. 하전 입자 빔 장치는 샘플 상에 빔릿 어레이(array of beamlets)를 형성 및 스캔하도록 구성된 빔릿 형성 유닛을 포함한다. 빔릿 어레이의 제1 부분(이하, "검사 빔릿"이라 지칭됨)은 초점 평면에 포커싱되도록 구성된다. 빔릿 어레이의 제2 부분(이하, "초점 감지 빔릿"이라 지칭됨)은 초점 평면에 대해 디포커싱 레벨(defocusing level)을 갖는 적어도 하나의 빔릿을 갖는다. 빔릿 어레이에 의해 형성된 샘플의 이미지에 기초하여 초점 평면과 샘플 사이의 분리 수준이 검출될 수 있다. 빔릿 어레이의 제1 부분이 샘플에 포커싱되도록 보장하기 위해 분리 수준이 저감될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 달리 구체적으로 언급되지 않는 한, "또는"이라는 용어는 실행 불가능한 경우를 제외하고, 모든 가능한 조합을 포괄한다. 예를 들어, 데이터베이스가 A 또는 B를 포함할 수 있다고 기재되어 있으면, 달리 구체적으로 언급되거나 실행 불가능하지 않는 한, 데이터베이스는 A, 또는 B, 또는 A와 B를 포함할 수 있다. 두 번째 예로서, 데이터베이스가 A, B, 또는 C를 포함할 수 있다고 기재되어 있으면, 달리 구체적으로 언급되거나 실행 불가능하지 않는 한, 데이터베이스는 A, 또는 B, 또는 C, 또는 A와 B, 또는 A와 C, 또는 B와 C, 또는 A와 B와 C를 포함할 수 있다.
도 1은 개시된 실시예들에 따른 제어 방법이 구현될 수 있는 예시적인 하전 입자 빔 장치(100)를 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 하전 입자 빔 장치(100)는 1차 광축(100_1)을 따라 배치되고 이와 정렬된 전자 소스(101), 집광 렌즈(110), 메인 개구 플레이트(171), 소스 변환 유닛(120), 1차 투영 이미징 시스템(130), 편향 스캐닝 유닛(132), 및 빔 분리기(160)를 포함한다. 하전 입자 빔 장치(100)는 또한, 1차 광축(100_1)에 평행하지 않은 2차 광축(150_1)을 따라 배치되고 이와 정렬된 2차 투영 이미징 시스템(150) 및 전자 검출 디바이스(140)를 포함한다. 하전 입자 빔 장치(100)는, 이 하전 입자 빔 장치(100)에 의해 검사되는 샘플(8)을 유지하기 위한 샘플 스테이지(180)를 더 포함한다. 전자 소스(101), 집광 렌즈(110), 메인 개구 플레이트(171), 소스 변환 유닛(120), 1차 투영 이미징 시스템(130), 및 편향 스캐닝 유닛(132)은 함께 빔릿 형성 유닛을 구성한다.
전자 소스(101)는 1차 광축(100_1) 상에서 크로스오버(101s)를 갖는 1차 전자 빔(102)을 방출하도록 구성된다. 소스 변환 유닛(120)은 전자 소스(101)의 복수의 가상 이미지(102_2v 및 102_3v)를 형성하도록 구성된다. 소스 변환 유닛(120)은 복수의 마이크로 디플렉터(122_2 및 122_3)를 갖는 마이크로 디플렉터 어레이(122), 복수의 마이크로 렌즈(123_1, 123_2, 및 123_3)를 갖는 마이크로 보상기 어레이(123), 및 복수의 빔릿 제한 개구부(121_1, 121_2, 및 121_3)를 포함하는 빔릿 제한 플레이트(121)를 포함한다. 마이크로 디플렉터(122_2 및 122_3)는 1차 전자 빔(102)의 빔릿(102_2 및 102_3)을 각각 편향시켜 가상 이미지(102_2v 및 102_3v)를 형성하고 빔릿 제한 플레이트(121)에 수직으로 입사하게 한다. 빔릿 제한 개구부(121_1, 121_2, 및 121_3)는 1차 전자 빔(102)의 중심부(102_1)의 주변 전자 및 편향된 빔릿(102_2 및 102_3)을 각각 차단하며, 그래서 빔릿(102_1, 102_2, 102_3)의 전류를 제한한다.
집광 렌즈(110)는 1차 전자 빔(102)을 포커싱하도록 구성된다. 1차 전자 빔(102)의 전류 밀도를 조정하도록 집광 렌즈(110)의 포커싱 파워가 제어될 수 있으며, 그래서 빔릿(102_1, 102_2, 및 102_3)의 전류 밀도를 조정할 수 있다.
1차 투영 이미징 시스템(130)은 빔릿(102_1, 102_2, 및 102_3)에 의해 형성된 전자 소스(101)의 이미지들을 샘플(8)의 표면(7) 상에 투영하여 복수의 프로브 스폿(102_1S, 102_2S 및 102_3S)을 형성하도록 구성된다. 1차 투영 이미징 시스템(130)은 트랜스퍼 렌즈(133) 및 대물 렌즈(131)를 포함한다. 대물 렌즈(131)는 샘플(8)의 표면(7) 상에 빔릿(102_1, 102_2, 및 102_3)을 포커싱하도록 구성된다. 대물 렌즈(131)는 전방 초점(front focal point)을 갖는 자기 렌즈(magnetic lens)를 포함할 수 있다. 트랜스퍼 렌즈(133)는 2개의 축외(off-axis) 빔릿(102_2 및 102_3)이 대물 렌즈(131)의 전방 초점을 통과하도록 포커싱하고, 그래서 이들이 샘플(8)의 표면(7)에 수직으로 착지(landing)하도록 구성된다. 집광 렌즈(110) 및 1차 투영 이미지 시스템(130)의 필드 곡률 수차(field curvature abberations)는 복수의 빔릿(102_1 102_3)을 편평한 표면 또는 평면이 아닌 곡면에 포커싱시킨다. 소스 변환 유닛(120) 내의 복수의 마이크로 렌즈(123_1 내지 123_3) 각각은 복수의 빔릿(102_1 내지 102_3) 중 대응하는 빔릿을 개별적으로 포커싱할 수 있다. 그래서, 복수의 마이크로 렌즈는 모든 빔릿이 초점 평면에 포커싱되도록, 또는 빔릿 중 일부는 초점 평면에 포커싱되도록 하고 나머지는 초점 평면으로부터 디포커싱되도록 설정될 수 있다. 초점 평면은 샘플 표면과 일치하는 것이 바람직하다.
편향 스캐닝 유닛(132)은 샘플(8)의 표면(7) 상의 개개의 스캐닝 영역에서 프로브 스폿(102_1S, 102_2S, 및 102_3S)을 스캐닝하기 위해 빔릿(102_1, 102_2, 및 102_3)을 편향시키도록 구성된다. 그 결과, 개개의 스캐닝 영역으로부터 프로브 스폿(102_1S, 102_2S 및 102_3S)에 의해 2차 전자 빔(102_1se, 102_2se, 및 102_3se)이 생성된다. 2차 전자 빔(102_1se, 102_2se, 및 102_3se)은 대물 렌즈(131)에 의해 포커싱되며, 그리고 나서 빔릿(102_1, 102_2, 및 102_3)으로부터 분리되도록 빔 분리기(160)에 의해 편향되고는, 2차 광축(150_1)과 정렬된 2차 투영 이미징 시스템(150)에 진입한다.
2차 투영 이미징 시스템(150)은 2차 전자 빔(102_1se, 102_2se, 및 102_3se)을 전자 검출 디바이스(140)의 복수의 검출 소자(140_1, 140_2, 및 140_3)에 포커싱하도록 구성된다. 검출 소자들(140_1, 140_2, 및 140_3) 각각은 대응하는 스캐닝 영역의 이미지 신호를 제공하도록 구성된다. 2차 투영 이미징 시스템(150)은 스캐닝 방지(anti-scanning) 디플렉터(151), 적어도 2개의 렌즈(152_1 및 152_2)를 포함하는 줌 렌즈(152), 및 회전 방지 자기 렌즈(154)를 포함한다. 줌 렌즈(152)는 전자 검출 디바이스(140) 상의 2차 전자 빔(102_1se, 102_2se, 및 102_3se)의 피치를 검출 소자들(140_1, 140_2, 및 140_3)의 피치와 매칭시키도록 구성된다. 스캐닝 방지 디플렉터(151)는 2차 전자 빔(102_1se, 102_2se, 및 102_3se)을 대응하는 검출 소자들(140_1, 140_2, 및 140_3) 내에 유지시키기 위해 동기적으로 편향시키도록 구성되는 반면, 편향 스캐닝 유닛(132)은 빔릿(102_1, 102_2, 및 102_3)을 편향시킨다. 회전 방지 자기 렌즈(154)는 검출 소자들(140_1, 140_2, 및 140_3)에 대해 전자 검출 디바이스(140) 상의 2차 전자 빔(102_1se, 102_2se, 및 102_3se)의 회전을 제거하도록 구성되는데, 이러한 회전은 대물 렌즈(131)에 포함된 자기 렌즈에 의해 도입된다.
도 1에 도시된 하전 입자 빔 장치(100)는 개시된 실시예들에 따른 제어 방법이 구현될 수 있는 하전 입자 빔 장치의 예이다. 개시된 실시예들에 따른 제어 방법은 도 1에 도시된 하전 입자 빔 장치(100)의 컴퍼넌트들보다 더 많거나 더 적은 및/또는 다른 배열을 포함하는 다른 하전 입자 빔 장치에도 적용될 수 있다. 예를 들어, 몇몇 하전 입자 빔 장치에서는, 집광 렌즈(110)가 포함되지 않을 수도 있다. 다른 예로서, 몇몇 하전 입자 빔 장치에서는, 메인 개구 플레이트(171)가 집광 렌즈(110) 위에 배치될 수도 있다.
도 2a는 검사 중인 샘플(예를 들면, 도 1의 샘플(8)) 상에 하전 입자 빔 장치(예를 들면, 도 1의 하전 입자 빔 장치(100))에 의해 생성된 빔릿 가용 범위(200) 및 복수의 빔릿(210)(예를 들면, 도 1의 102_1s 내지 102_3s)의 평면도를 도시하는 도면이다. 정상 또는 검사 스캔에서, 각각의 빔릿(210)은 샘플 상의 대응하는 스캐닝 영역(220)을 스캔하기 위해 편향 유닛(예를 들면, 도 1의 편향 스캐닝 유닛(132))에 의해 편향된다. 함께, 복수의 빔릿(210)은 샘플의 스캐닝 영역(230)의 이미지를 획득하기 위해 샘플의 보다 넓은 스캐닝 영역(230)을 스캔할 수 있다. 복수의 빔릿(210)이 스캐닝 영역(230)을 스캔한 후에, 샘플은 하전 입자 빔 장치의 Z 방향의 1차 광축(예를 들면, 도 1의 1차 광축(100_1))에 수직인 X-Y 평면에서 샘플 스테이지(예를 들면, 도 1의 샘플 스테이지(180))에 의해 이동될 수 있으며, 그래서 다음 정상 스캔에서, 복수의 빔릿(210)은 샘플의 다음 스캐닝 영역을 스캔할 수 있다. 명확화를 위해, 각각의 정상 스캔은 일련 번호 No(i)로 라벨링될 수 있으며, 스캐닝 영역 230(i)는 No(i) 스캔에서 스캐닝 영역 230을 의미한다. No(i+1) 정상 스캔은 No(i) 정상 스캔 다음의 스캔이다. 다음 스캐닝 영역 230(i+1)은 도 2b에서는 현재 스캐닝 영역 230(i)에 인접하고, 도 2c에서는 현재 스캐닝 영역 230(i)에 가까우며, 도 2d에서는 현재 스캐닝 영역 230(i)으로부터 멀리 떨어져 있다. 도 2b 내지 도 2d의 검사 모드는 각각, 연속 립 스캔(consecutive leap-scan) 모드, 쇼트 립 스캔(short leap-scan) 모드, 및 롱 립 스캔(long leap-scan) 모드로 지칭된다. 하전 입자 빔 장치는 3가지 모드 중 하나의 모드로 작동하거나, 3가지 모드 중 하나의 모드로 작동한 다음 3가지 모드 중 다른 하나의 모드로 작동하도록 변경될 수 있다.
하전 입자 빔 장치에 의해 생성되는 이미지의 품질은 샘플 상의 복수의 빔릿의 포커싱 상황(즉, 복수의 빔릿이 샘플 상에 포커싱되는지 여부 또는 복수의 빔릿의 초점 평면이 샘플에 얼마나 접근하는지)과 밀접한 관련이 있다. 복수의 빔릿이 샘플 표면 상에 포커싱될 수 있도록 하전 입자 빔 장치를 제어하는 것이 유리할 것이다. 하지만, 다음 스캐닝 영역을 복수의 빔릿과 정렬시키기 위해 샘플이 X-Y 평면 내에서 이동할 때, 몇 가지 요인이 그 포커싱 상황에 영향을 미칠 수 있다. 한편으로는, 예를 들면 샘플 표면의 국소적 평탄도(local flatness) 또는 Z 방향으로의 스테이지 위치의 변동으로 인해, 샘플 표면이 초점 평면으로부터 멀어지게 이동될 수 있다. 다른 한편으로는, 예를 들면 복수의 빔릿을 포커싱하는 포커싱 렌즈(예를 들면, 도 1의 집광 렌즈(110), 트랜스퍼 렌즈(133), 또는 대물 렌즈(133))의 포커싱 파워의 드리프트 또는 샘플 표면 상에의 충전으로 인해, 초점 평면이 샘플 표면으로부터 멀리 쉬프트될 수 있다.
복수의 빔릿의 포커싱 상황을 제어하기 위한 하나의 기법은 샘플 표면의 위치 변동을 감지하기 위해 광학 초점 센서를 사용하고 감지된 위치 변동을 컨트롤러에 피드백하는 것이며, 그에 따라 컨트롤러는 샘플 표면의 위치 변동을 제거하기 위해 샘플 스테이지를 Z 방향으로 이동시키도록 제어하거나 샘플 표면과 일치하는 초점 평면을 이동시키기 위해 적어도 하나의 포커싱 렌즈의 포커싱 파워를 조정할 수 있다. 포커싱 렌즈의 하나 이상의 파라미터는 그 포커싱 파워에 영향을 미칠 수 있다. 그래서, 파라미터들 중 적어도 하나를 변경함으로써 포커싱 파워가 조정될 수 있다. 따라서, 조정된 파라미터와 샘플 표면의 위치 변동 사이의 관계는 사전에 교정되어야 한다.
초점 평면과 샘플 표면 사이의 분리 수준을 직접 감지할 수 있는 방법이 제안된다. 개시된 실시예들에서, 하전 입자 빔 장치는 샘플 상에 빔릿 어레이를 형성하고, 이 어레이는 복수의 검사 빔릿(inspection beamlets) 및 검사 빔릿 주위의 복수의 초점 감지 빔릿을 포함한다. 복수의 검사 빔릿은 정상 스캔에서 샘플 표면의 스캐닝 영역과 일치된 상태로 유지되는 초점 평면에 포커싱된다. 초점 감지 빔릿은 초점 평면에 대해 상이한 디포커싱 레벨을 갖도록 구성된다. 초점 감지 빔릿에 의해 형성된 이미지는 초점 평면과 샘플 표면 사이의 실제 분리 수준을 추정하는데 사용될 수 있다. 이미지는 정상 스캔 또는 퀵 스캔으로 획득될 수 있다. 퀵 스캔에서는, 초점 감지 빔릿 또는 부가적으로 하나 또는 몇 개의 검사 빔릿이 샘플을 스캔한다. 정상 스캔에서는, 초점 감지 빔릿이 검사 빔릿과 함께 샘플을 스캔한다. 2개의 정상 스캔 사이에 하나 이상의 퀵 스캔이 있을 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 초점 평면은 복수의 빔릿의 초점(포커스 포인트)이 위치되는 가상 평면을 지칭한다. 빔릿의 디포커싱 레벨은 하전 입자 빔 장치의 1차 광축에 평행한 Z 방향으로 빔릿의 초점과 기준점(예를 들면, 기준 빔릿의 초점) 또는 기준 평면(예를 들면, 복수의 검사 빔릿의 초점 평면) 사이의 거리를 지칭한다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른, 검사 중인 샘플 상에 하전 입자 빔 장치에 의해 형성된 빔릿 가용 범위(300), 복수의 검사 빔릿(310), 및 복수의 초점 감지 빔릿(350)의 평면도를 도시한 도면이다. 초점 감지 빔릿(350)은 복수의 검사 빔릿의 외부에서 빔릿 가용 범위(300) 내에 배치된다. 몇몇 실시예에서, 초점 감지 빔릿들은 복수의 검사 빔릿들(310)에 근접하고 이들을 둘러싸고 있다. 검사 빔릿(310)과 초점 감지 빔릿(350) 양자 모두는 하전 입자 빔 장치(예를 들면, 도 1의 장치(100))에 의해 형성된 빔릿 어레이에 속한다. 정상 스캔에서, 각각의 검사 빔릿(310)은 샘플의 대응하는 검사 스캐닝 영역(320)을 스캔하기 위해 편향 유닛(예를 들면, 도 1의 편향 스캐닝 유닛(132))에 의해 편향된다. 함께, 복수의 검사 빔릿(310)은 검사 스캐닝 영역(330)을 스캔할 수 있다. 각각의 초점 감지 빔릿(350)은 샘플의 초점 감지 스캐닝 영역(360)을 스캔하기 위해 편향 유닛에 의해 편향된다. 그래서, 하전 입자 빔 장치에 의해 획득된 이미지는 검사 스캐닝 영역(330) 및 초점 감지 스캐닝 영역(360)의 이미지를 포함한다.
도 4a 내지 도 4d는 검사 스캐닝 영역(330) 및 초점 감지 스캐닝 영역(360)의 이미지가 초점 평면과 샘플 표면 사이의 분리 수준을 감지하기 위해 어떻게 사용될 수 있는지를 도시한다. No(i) 정상 스캔에서, 도 4a에 도시된 바와 같이, 빔릿(410_1, 410_2, 410_3, 410_4, 및 410_5)은 복수의 검사 빔릿(310)이 각각 포커싱되는 초점 평면(430)에 대하여 디포커싱 레벨 -2, -1, 0, 1, 및 2를 갖는다. 초점 평면(430)과 샘플 표면(440) 사이에는 분리 갭(490)이 존재한다. 빔릿(410_1, 410_2, 410_4, 및 410_5)은 복수의 초점 감지 빔릿(350) 중 4개이다. 빔릿(410_3)은 복수의 검사 빔릿(310) 중 하나이거나, 복수의 초점 감지 빔릿(350) 중 하나일 수 있다. 빔릿(410_1)의 초점(420_1)은 초점 평면(430)의 아래에 위치되고, 초점(420_1)과 초점 평면(430) 사이의 거리는 -2의 임의의 단위(예를 들면, -100 nm)이며; 빔릿(410_2)의 초점(420_2)은 초점 평면(430)의 아래에 위치되고, 초점(420_2)과 초점 평면(430) 사이의 거리는 -1의 임의의 단위(예를 들면, -50 nm)이며; 빔릿(410_3)의 초점(420_3)은 초점 평면(430) 상에 위치되고; 빔릿(410_4)의 초점(420_4)은 초점 평면(430)의 위에 위치되고, 초점(420_4)과 초점 평면(430) 사이의 거리는 +1의 임의의 단위(예를 들면, 50nm)이며; 및, 빔릿(410_5)의 초점(420_5)은 초점 평면(430)의 위에 위치되고, 초점(420_5)과 초점 평면(430) 사이의 거리는 +2의 임의의 단위(예를 들면, 100nm)이다. 빔릿(410_1 내지 410_5)의 다양한 디포커싱 레벨은 빔릿(410_1 내지 410_5)에 각각 대응하는 마이크로 렌즈(예를 들면, 도 1의 마이크로 렌즈(123_1 내지 123_3))의 포커싱 파워를 조정함으로써 실현될 수 있다.
도 4b는 초점 평면(430) 상에 빔릿(410_1, 410_2, 410_3, 410_4, 및 410_5)에 의해 형성된 프로브 스폿(450_1, 450_2, 450_3, 450_4 및 450_5)의 이미지를 도시한다. 빔릿(410_1, 410_2, 410_4, 및 410_5)도 초점 평면(430)에 포커싱되게 되면 프로브 스팟(450_1 내지 450_5)의 크기는 동일할 것이다. 프로브 스폿(410_1, 410_2, 410_4, 및 410_5)의 크기는 그 각각의 디포커싱 레벨의 절대값에 따라 증가한다. 도 4b에 도시된 바와 같이, 프로브 스팟(450_3)은 프로브 스팟(450_1 내지 450_5) 중에서 가장 작고, 프로브 스팟(450_2 및 450_4)은 실질적으로 동일하며 프로브 스팟(450_3)보다 더 크고, 프로브 스팟(450_1 및 450_5)은 실질적으로 동일하며 프로브 스팟(450_2 및 450_4)보다 더 크다.
도 4c는 샘플 표면(440) 상에 빔릿(410_1, 410_2, 410_3, 410_4, 및 410_5)에 의해 형성된 프로브 스폿(460_1, 460_2, 460_3, 460_4, 및 460_5)의 이미지를 도시한다. 도 4c에 도시된 바와 같이, 프로브 스팟(450_1 내지 450_5) 각각의 크기는 빔릿(410_1 내지 410_5) 중 그 대응하는 빔릿의 디포커싱 레벨 및 샘플 표면(440)과 초점 평면(430) 사이의 분리 갭(490)의 조합과 관련된다. 초점(420_2)은 샘플 표면(440)과 일치하고, 초점(420_1)은 초점 평면(430)보다 샘플 표면(440)에 더 가까우며, 초점(420_3 내지 420_5)은 샘플 표면(440)보다 초점 평면(430)에 더 가깝다. 그래서, 프로브 스팟(460_1 및 460_2)은 각각 프로브 스팟(450_1 및 450_2)보다 작고, 프로브 스팟(460_3, 460_4, 및 460_5)은 각각 프로브 스팟(450_3, 450_4, 및 450_5)보다 크다. 따라서, 프로브 스폿(460_2)이 프로브 스폿(460_1 내지 460_5) 중에서 가장 작게 된다.
도 4d는 초점 평면(430) 및 샘플 표면(440) 상의 빔릿(410_1 내지 410_5)의 빔릿 측정을 도시한다. 구체적으로, 곡선(470)은 빔릿 번호의 순서로, 즉 빔릿(410_1)으로부터 빔릿(410_5)으로, 초점 평면(430) 상에 빔릿(410_1 내지 410_5)에 의해 형성된 프로브 스폿(450_1 내지 450_5)의 크기를 나타낸다. 곡선(480)은 샘플 표면(440) 상에 빔릿(410_1 내지 410_5)에 의해 형성된 프로브 스폿(460_1 내지 460_5)의 크기를 나타낸다. 초점 평면(430)이 샘플 표면(440)과 일치하면, 샘플 표면(440) 상의 분포의 형상은 곡선(470)과 동일할 것이다. 초점 평면(430)에 대한 빔릿(410_1 내지 410_5)의 디포커싱 레벨은 이미 알려져 있으므로, 커브(470)의 형상은 이미 알려져 있다. 곡선(470과 480)을 비교함으로써, 곡선(480)의 형상이 곡선(470)의 형상과 동일하지 않으며, 그래서 샘플 표면(440)이 초점 평면(430)과 일치하지 않음을 판단할 수 있다. 또한, 곡선(480)의 최소값이 곡선(470)과 비교하여 빔릿 하나만큼 좌측으로 쉬프트되어 있기 때문에, 샘플 표면(440)이 1의 임의의 단위의 분리 수준(예를 들면, 갭(490))으로 초점 평면(430)의 아래에 배치된다고 판단할 수 있다. 프로브 스폿(460_1 내지 460_5)의 크기는 빔릿(410_1 내지 410_5)에 의해 스캔되는 스캐닝 영역의 이미지에서 직접 측정될 수는 없으나, 이미지를 분석함으로써 간접적으로 측정될 수 있다. 예를 들어, 스캐닝 영역을 스캐닝하는 빔릿의 프로브 스팟 크기가 작을수록 스캐닝 영역의 이미지는 더 선명해진다. 따라서, 프로브 스폿 크기는 이미지의 선명도로 표현될 수 있으며, 따라서 도 4d의 각각의 빔릿 측정은 대응하는 이미지의 선명도일 수 있다. 선명도는 푸리에 분석으로 이미지를 분석함으로써 측정될 수 있다.
분리 수준을 정확하고 신속하게 추정하기 위해, 검사 빔릿(310)과 초점 감지 빔릿(350)은 특성 및 스캐닝 조건에 있어서 상이할 수 있다. 예를 들어, 각각의 초점 감지 빔릿(350)의 전류는 샘플 상의 충전을 제어하기 위해 각각의 검사 빔릿(310)의 전류와 상이할 수 있다(예를 들면, 낮을 수 있다). 각각의 초점 감지 빔릿(350)의 스캐닝 영역의 크기, 스캐닝 빈도수, 또는 스캐닝 방향은 샘플 상에의 충전 및 처리량을 제어하기 위해 각각의 검사 빔릿(310)과 상이할 수 있다. 예를 들어, 각각의 초점 감지 빔릿(350)의 스캐닝 영역은 초점 감지 빔릿으로 인한 충전의 영향을 저감시키기 위해 각각의 검사 빔릿(310)의 스캐닝 영역보다 작을 수 있다. 또한, 초점 감지 빔릿(350)은 검사 모드 및 샘플 피처와 관련하여 사용 중에 선택될 수 있다.
하전 입자 빔 장치가 도 2b 및 도 2c에 도시된 연속 립 스캔 모드 또는 쇼트 립 스캔 모드에서 작동하는 경우, 다음 검사 스캐닝 영역(230(i+1))은 현재 검사 스캐닝 영역(230(i))에 매우 가까우며, 현재 No(i) 정상 스캔과 다음 No(i+1) 정상 스캔 사이의 시간 간격은 매우 작다. 그래서, 샘플이 현재 검사 스캐닝 영역(230(i))으로부터 다음 검사 스캐닝 영역(230(i+1))으로 이동될 때 샘플 표면(440)과 초점 평면(430)의 위치가 크게 변하지 않을 것이라고 가정하는 것은 합리적이다. 다시 말하면, 현재의 No(i) 정상 스캔에서 초점 평면(430)과 샘플 표면(440) 사이의 분리 수준은 다음 No(i+1) 스캔에서 동일하게 유지될 것이다. 현재의 No(i) 정상 스캔에서 추정된 분리 수준은 다음 No(i+1) 정상 스캔에서의 초점 평면(430)과 샘플 표면(440) 사이의 분리 수준의 합리적인 추정이다. 다음 No(i+1) 정상 스캔을 시작하기 전에, 도 4d에서 얻어진 추정된 분리 수준에 기초하여, 다음 No(i+1) 정상 스캔에서 검사 빔릿이 샘플 표면(440) 상에 포커싱될 수 있도록 검사 빔릿의 샘플 표면(440)과 초점 평면(430) 사이의 분리 갭(490)이 조정될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 분리 갭(490)은 예를 들면, 샘플 표면(440)이 초점 평면(430)과 일치하도록 1의 임의의 단위만큼 상승되도록, 샘플 스테이지(예를 들면, 도 1의 샘플 스테이지(180))를 또한 1의 임의의 단위만큼 상승시킴으로써 감소될 수 있다. 몇몇 대체의 실시예에서는, 초점 평면(430)이 표면 평면(430)과 일치하도록 1의 임의의 단위만큼 하강되도록 하전 입자 빔 장치의 하나 이상의 포커싱 렌즈(예를 들면, 대물 렌즈(131), 트랜스퍼 렌즈(133), 또는 집광 렌즈(110))의 포커싱 파워를 조정함으로써 분리 갭(490)이 저감될 수 있다. 포커싱 렌즈의 하나 이상의 파라미터는 그 포커싱 파워에 영향을 미칠 수 있다. 그래서, 파라미터들 중 적어도 하나를 변경함으로써 포커싱 파워가 조정될 수 있다. 몇몇 대체의 실시예에서는, 샘플 표면(440)을 상승시키고 초점 평면(430)을 하강시킴으로써 분리 갭(490)이 감소될 수 있다.
하전 입자 빔 장치가 도 2d에 도시된 바와 같이 롱 립 스캔(long leap-scan) 모드로 작동하는 경우, 다음 검사 스캐닝 영역(230(i+1))은 현재 검사 스캐닝 영역(230(i))에 가깝지 않으며, 현재 No(i) 정상 스캔과 다음 No(i+1) 정상 스캔 사이의 시간 시간은 그리 작지 않다. 그래서, 샘플이 현재 검사 스캐닝 영역(230(i))으로부터 다음 검사 스캐닝 영역(230(i+1))으로 이동될 때 샘플 표면(440)과 초점 평면(430)의 위치는 크게 변할 수 있다고 가정하는 것이 합리적이다. 다시 말하면, 다음 No(i+1) 정상 스캔에서 초점 평면(430)과 샘플 표면(440) 사이의 분리 수준은 현재 No(i) 정상 스캔에서와 상당히 다를 수 있다. 이 경우, 다음 No(i+1) 정상 스캔에서 초점 평면(430)과 샘플 표면(440) 사이의 분리 수준을 추정하는 3가지 방법이 있다. 첫 번째 방법에서는, 광학 초점 센서를 사용하여 샘플 표면(440)의 위치 변동을 획득하기 위해 전술한 기법이 사용되며, 다음 No(i+1) 정상 스캔에서의 분리 수준은 현재 No(i) 정상 스캔에서의 추정된 분리 수준과 샘플 표면(440)의 추정된 위치 변동의 합과 같다고 추정될 수 있다. 두 번째 방법에서, 제1 단계는 첫 번째 방법에서 획득된 추정된 분리 수준에 관해 샘플 표면(440)과 초점 평면(430) 사이의 분리 갭(490)을 저감시키는 것이고, 제2 단계는 퀵 스캔에서 복수의 초점 감지 빔릿에 의해 분리 갭(490)을 검출하는 것이다. 제2 단계에서는, 복수의 초점 감지 빔릿의 전부 또는 일부만이 대응하는 초점 감지 스캐닝 영역을 스캐닝하며, 도 4a 내지 도 4d에 도시된 방법이 분리 수준을 추정하는데 사용된다. 제2 단계에서 획득된 추정된 분리 수준은 다음 No(i+1) 정상 스캔의 분리 수준으로 간주된다. 세 번째 방법에서는, 복수의 초점 감지 빔릿의 전부 또는 일부만이 퀵 스캔으로 대응하는 초점 감지 스캐닝 영역을 스캔하며, 도 4a 내지 도 4d에 도시된 방법이 분리 수준을 추정하는데 사용된다. 추정된 분리 수준은 다음 No(i+1) 정상 스캔의 분리 수준으로 간주된다. 3가지 방법 중 어느 하나에 의해 획득되는 다음 No(i+1) 정상 스캔의 추정된 분리 수준에 기초하여, 검사 빔릿이 다음 No(i+1) 정상 스캔에서 샘플 표면(440)에 포커싱될 수 있도록 다음 No(i+1) 정상 스캔을 시작하기 전에 샘플 표면(440)과 초점 평면(430) 사이의 분리 갭(490)이 조정될 수 있다. 전술한 바와 같이, 분리 갭(490)은 샘플 표면(440) 및/또는 초점 평면(430)을 Z 방향으로 이동시킴으로써 저감될 수 있다.
연속 립 스캔 모드에서, 다음 검사 스캐닝 영역(230(i+1))은 현재 검사 스캐닝 영역(230(i))에 인접해 있다. No(i+1) 스캔의 하나 이상의 검사 스캐닝 영역은 No(i) 정상 스캔의 대응하는 하나 이상의 초점 감지 빔릿에 의해 이미 스캔되었으며, No(i+1) 정상 스캔의 하나 이상의 초점 감지 스캐닝 영역은 No(i) 정상 스캔의 대응하는 하나 이상의 검사 빔릿에 의해 이미 스캔되었다. 스캔된 검사 스캐닝 영역과 초점 감지 스캐닝 영역에 약간의 전하가 축적되었을 수 있으며, 전하는 No(i+1) 정상 스캔에서 검사 빔릿 및 초점 감지 빔릿의 포커싱 상황에 영향을 미칠 수 있다. 전하량을 저감시키기 위해, 각각의 초점 감지 빔릿의 전류는 각각의 검사 빔릿의 전류보다 작게 설정될 수 있다(예를 들면, 도 1에서 초점 감지 빔릿에 대응하는 각각의 빔 제한 개구부의 크기는 검사 빔릿에 대응하는 각각의 빔 제한 개구부의 크기보다 작다). 전하의 영향을 저감시키기 위해, 초점 감지 빔릿(350)은 검사 빔릿(310)에 대해 비대칭으로 배열될 수 있다. 예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이, 3개의 초점 감지 빔릿(350)과 2개의 초점 감지 빔릿(350)이 각각 검사 스캐닝 영역(330)의 좌측 및 우측에 배열된다. 다음 검사 스캐닝 영역(230(i+1))의 좌측이 현재 검사 스캐닝 영역(230(i))에 인접할 때 No(i+1) 정상 스캔의 검사 스캐닝 영역에의 전하 축적을 회피하기 위해, 검사 스캐닝 영역(330)의 우측의 초점 감지 빔릿(350)은 사용되지 않을 수 있다(예를 들면, 도 1에서 빔릿 제한 플레이트(121)에 의해 차단되도록 대응하는 마이크로 디플렉터에 의해 편향됨). 유사하게, 다음 검사 스캐닝 영역(230(i+1))의 우측이 현재 검사 스캐닝 영역(230(i))에 인접할 때, 검사 스캐닝 영역(330)의 좌측의 초점 감지 빔릿(350)은 사용되지 않을 수 있다.
쇼트 립 스캔 모드에서는, 다음 검사 스캐닝 영역(230(i+1))이 현재 검사 스캐닝 영역(230(i))에 가깝다. 그래서 연속 립 스캔 모드에서 발생하는 것이 쇼트 립 스캔 모드에서도 발생할 수 있다. 전술한 해법은 쇼트 립 스캔 모드에서도 또한 사용될 수 있다. 롱 립 스캔 모드에서는, 다음 검사 스캐닝 영역(230(i+1))이 현재 검사 스캐닝 영역(230(i))으로부터 멀리 떨어져 있다. 그래서 연속 립 스캔 모드에서 발생하는 것은 롱 립 스캔 모드에서는 발생하지 않는다. 하지만, 도 4a 내지 도 4d에서 샘플 표면(440)과 초점 평면(430) 사이의 분리 수준을 추정하기 위해 상기 두 번째 및 세 번째 방법이 사용되는 경우, 초점 감지 스캐닝 영역에 약간의 전하가 축적될 수 있다. 전하는 검사 스캐닝 영역이 초점 감지 스캐닝 영역에 가까운 검사 빔릿의 포커싱 상황에 영향을 미칠 수 있다. 전하를 저감시키기 위해, 각각의 초점 감지 빔릿의 전류가 각각의 검사 빔릿의 전류보다 작게 설정될 수 있거나, 또는 초점 감지 빔릿의 일부만이 사용된다. 또한, 각각의 초점 감지 스캐닝 영역은 각각의 검사 스캐닝 영역보다 작게 설정될 수 있다. 예를 들어, 분리 수준을 추정하기 위해 상기 세 번째 방법을 사용할 때, 편향 스캐닝 유닛(132)은 No(i+1) 스캔에서의 진폭보다 작은 진폭으로 각각의 사용 중인 초점 감지 빔릿을 편향시킨다. 또한, 각각의 초점 감지 스캐닝 영역은 No(i+1) 정상 스캔에서 각각의 검사 스캐닝 영역보다 빠르게 스캔될 수 있다. 예를 들어, 분리 수준을 추정하기 위해 상기 세 번째 방법을 사용할 때, 편향 스캐닝 유닛(132)은 No(i+1) 정상 스캔에서의 스캐닝 빈도수보다 높은 빈도수로 각각의 사용 중인 초점 감지 빔릿을 편향시킨다. 또한, 각각의 초점 감지 스캐닝 영역은 No(i+1) 정상 스캔에서 각각의 검사 스캐닝 영역이 스캔되는 방향과 다른 방향으로 스캔될 수 있다.
도 5는 몇몇 개시된 실시예에 따른, 하전 입자 빔 장치(예를 들면, 도 1의 하전 입자 빔 장치(100))를 제어하기 위한 예시적인 제어 시스템(500)을 도시한다. 제어 시스템(500)은 하전 입자 빔 장치에 포함될 수 있다. 혹은, 제어 시스템(500)은 유선 또는 무선 통신 인터페이스를 통해 하전 입자 빔 장치에 연결될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제어 시스템(500)은 프로세서(510)와 메모리(520)를 포함한다. 프로세서(510)는 다양한 유형의 처리 디바이스를 포함할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(510)는 마이크로프로세서, (이미지 프리프로세서와 같은) 프리프로세서(preprocessor), 그래픽 프로세서, 중앙 처리 장치(CPU), 서포트 회로, 디지털 신호 프로세서, 집적 회로, FPGA(field-programmable gate array: 필드 프로그래머블 게이트 어레이), 또는 하전 입자 빔 장치를 제어하기 위한 애플리케이션을 실행하기에 적합한 임의의 다른 유형의 디바이스를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 프로세서(510)는 임의의 유형의 단일 또는 멀티 코어 프로세서를 포함할 수 있다.
메모리(520)는 임의의 유형의 비일시적 스토리지 디바이스 또는 컴퓨터 가독 매체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리(520)는 비일시적 컴퓨터 가독 매체를 포함할 수 있다. 비일시적 매체의 통상적인 형태는, 예를 들면 하드 드라이브, 콤팩트 디스크, 솔리드 스테이트 드라이브, 자기 테이프, 또는 기타 자기 데이터 저장 매체, CD-ROM, 기타 광학 데이터 저장 매체, 홀 패턴(patterns of holes)을 갖는 임의의 물리적 매체, RAM, PROM, 및 EPROM, FLASH-EPROM 또는 기타 플래시 메모리, NVRAM, 캐시, 레지스터, 기타 메모리 칩 또는 카트리지, 및 상기의 네트워크화 버전(networked version)을 포함한다. 메모리(520)는 프로세서(510)에 의해 실행될 때 프로세서(510)로 하여금 개시된 실시예들에 따른 다양한 방법을 수행하게 할 수 있는 다양한 모듈을 저장할 수 있다. 도 5에 도시된 예시적인 실시예에서, 메모리(520)는 스테이지 제어 모듈(522), 빔릿 제어 모듈(524), 이미지 처리 모듈(526), 및 분리 조정 모듈(528)을 포함한다.
일반적으로, 모듈은 관련 기능들 중 특정 기능을 수행하는 (컴퓨터 가독 매체에 저장된) 프로그램의 일부 또는 다른 컴포넌트(예를 들면, 집적 회로의 일부)와 함께 사용하도록 설계된 패키지화된 기능성 하드웨어 유닛일 수 있다. 모듈은 입구점 및 출구점을 가질 수 있으며, 예를 들면 Java, Lua, C 또는 C ++와 같은 프로그래밍 언어로 작성될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 컴파일되어, 실행 가능 프로그램에 링크되거나, 동적 링크 라이브러리에 설치되거나, 예를 들면 BASIC, Perl, 또는 Python과 같은 해석형 프로그래밍 언어로 작성될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 다른 모듈 또는 그 자신으로부터 호출 가능(callable)하고 및/또는 검출된 이벤트 또는 인터럽트에 응답하여 호출될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 컴퓨팅 디바이스에서 실행되도록 구성된 소프트웨어 모듈은 컴팩트 디스크, 디지털 비디오 디스크, 플래시 드라이브, 자기 디스크, 또는 기타 비일시적 매체와 같은 컴퓨터 가독 매체 상에 또는 디지털 다운로드로서 제공될 수 있다(그리고 실행 전에 설치, 압축 해제, 또는 암호 해독을 필요로 하는 압축 또는 설치 가능 포맷으로 원본이 저장될 수 있다). 이러한 소프트웨어 코드는 컴퓨팅 디바이스에 의한 실행을 위해, 실행 컴퓨팅 디바이스의 메모리 디바이스에 부분적으로 또는 전체가 저장될 수 있다. EPROM과 같은 펌웨어에 소프트웨어 명령들이 내장될 수 있다. 하드웨어 모듈은 게이트 및 플립 플롭과 같은 연결된 로직 유닛으로 구성될 수도 있고, 및/또는 프로그램 가능 게이트 어레이 또는 프로세서와 같은 프로그램 가능 유닛으로 구성될 수도 있음이 또한 이해될 것이다. 본 명세서에 기재된 모듈 또는 컴퓨팅 디바이스 기능은 바람직하게는 소프트웨어 모듈로서 구현되지만, 하드웨어 또는 펌웨어로 표현될 수도 있다. 일반적으로, 본 명세서에 기재된 모듈은 물리적 조직 또는 저장에도 불구하고 다른 모듈과 결합되거나 서브모듈로 분할될 수 있는 논리 모듈(logical modules)을 지칭한다.
스테이지 제어 모듈(522)은 프로세서(510)에 의해 실행될 때, 프로세서(510)로 하여금 샘플 스테이지(예를 들면, 도 1의 샘플 스테이지(180))가 X, Y, 및 Z 방향 중 하나 이상의 방향으로 타겟 위치로 이동하도록 제어하게 할 수 있다. 타겟 위치는 사용자 입력 디바이스를 통해 사용자에 의해 입력될 수 있거나, 이미지 처리 모듈(526)과 같은 제어 시스템(500) 내의 다른 컴포넌트에 의해 결정될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 스테이지 제어 모듈(522)은 복수의 스캐닝 영역이 하전 입자 빔 장치에 의해 검사될 수 있도록, 샘플 스테이지를 복수의 타겟 위치로 순차적으로 이동하도록 제어할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 타겟 위치는 최적화된 포커싱 상태를 달성하기 위해 (아래에서 설명되는) 이미지 처리 모듈(526)에 의해 결정되는 Z 방향의 위치일 수 있다.
빔릿 제어 모듈(524)은 프로세서(510)에 의해 실행될 때, 하전 입자 빔 장치의 다양한 컴포넌트를 제어함으로써, 프로세서(510)로 하여금 하전 입자 빔 장치에 의해 형성된 복수의 빔릿의 다양한 특성을 제어하도록 할 수 있다. 예를 들어, 빔릿 제어 모듈(524)은 초점 평면에 포커싱되는 복수의 검사 빔릿 및 초점 평면에 대해 다양한 디포커싱 레벨을 갖는 하나 이상의 초점 감지 빔릿을 형성하기 위해, 복수의 마이크로 디플렉터(예를 들면, 도 1의 마이크로 디플렉터(122_2 또는 122_3)) 및/또는 복수의 빔릿 개구부(예를 들면, 도 1의 빔릿 제한 개구부(121_1, 121_2, 또는 121_3) 및/또는 복수의 마이크로 렌즈(예를 들면, 도 1의 마이크로 렌즈(123_1, 123_2, 또는 123_3))를 제어할 수 있다. 빔릿 제어 모듈(524)은 하전 입자 빔 장치의 빔릿 어레이를 포커싱하는 하나 이상의 포커스 렌즈(예를 들면, 도 1의 대물 렌즈(131), 트랜스퍼 렌즈(133), 또는 집광 렌즈(110))의 포커싱 파워를 제어함으로써 초점 평면의 위치를 제어할 수 있다. 포커싱 렌즈 각각의 하나 이상의 파라미터는 그 포커싱 파워에 영향을 미칠 수 있다. 그래서 빔릿 제어 모듈(524)은 파라미터들 중 적어도 하나를 변경시킴으로써 포커싱 파워를 제어할 수 있다. 빔릿 제어 모듈(524)은 빔릿 개구부(예를 들면, 빔릿 제한 개구부(121_1, 121_2, 또는 121_3))의 개구를 제어함으로써 빔릿의 크기 및/또는 전류를 또한 제어할 수 있다. 빔릿 제어 모듈(524)은 빔릿 제한 플레이트(예를 들면, 빔릿 제한 플레이트(121))에 의해 차단되는 빔릿을 편향시키기 위해 마이크로 디플렉터(예를 들면, 마이크로 디플렉터(122_2 또는 122_3))를 또한 제어할 수 있다. 빔릿 제어 모듈(524)은 편향 스캐닝 유닛(예를 들면, 편향 스캐닝 유닛(132))을 제어함으로써 빔릿의 스캐닝 영역, 스캐닝 방향, 또는 스캐닝 빈도수를 또한 제어할 수 있다.
이미지 처리 모듈(526)은 프로세서(510)에 의해 실행될 때, 프로세서(510)로 하여금 빔릿에 의해 샘플 상에 형성되고 검출 유닛(예를 들면, 전자 검출 디바이스(140))에 의해 수집된 이미지를 처리하게 하고, 검사 빔릿의 초점 평면에 대해 샘플 표면의 위치(예를 들면, 샘플 표면과 초점 평면 사이의 분리 수준)를 추정하게 할 수 있다. 예를 들어, 이미지 처리 모듈(526)은 도 4a 내지 도 4d와 관련하여 설명된 방법을 사용하여, 분리 수준을 추정하기 위해 검사 및/또는 초점 감지 빔릿에 의해 샘플 상에 형성된 프로브 스폿의 크기를 분석할 수 있다. 다른 예로서, 이미지 처리 모듈(526)은 분리 수준을 추정하기 위해 이미지들에 대해 푸리에 분석을 수행할 수 있다.
분리 조정 모듈(528)은 프로세서(510)에 의해 실행될 때, 프로세서(510)로 하여금 이미지 처리 모듈(526)에 의해 얻어진 결과에 기초하여, 샘플 표면과 검사 빔릿의 초점 평면 사이의 분리 수준을 조정하도록 하전 입자 빔 장치를 제어하게 할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 분리 조정 모듈(528)은 샘플 표면이 검사 빔릿의 초점 평면과 일치할 수 있도록 Z 방향으로 스테이지의 위치를 제어하기 위해 스테이지 제어 모듈(522)에 신호를 송신할 수 있다. 몇몇 대체의 실시예에서, 분리 조정 모듈(528)은 샘플 표면이 검사 빔릿의 초점 평면과 일치할 수 있도록 검사 빔릿의 초점 평면의 위치를 제어하기 위해 빔릿 제어 모듈(524)에 신호를 송신할 수 있다.
도 6은 몇몇 개시된 실시예에 따른 하전 입자 빔 장치(예를 들면, 도 1의 하전 입자 빔 장치(100))를 사용하여 샘플을 검사하는 예시적인 프로세스(600)를 도시한다. 하전 입자 빔 장치는 검사될 샘플(예를 들면, 도 1의 샘플(8)) 상에 빔릿 어레이를 형성 및 스캔할 수 있다. 빔릿 어레이는 초점 평면에 포커싱되는 복수의 검사 빔릿(650), 및 초점 평면에 대해 다양한 디포커싱 레벨을 갖는 복수의 초점 감지 빔릿(660)을 포함한다. 프로세스(600)는 제어 시스템(예를 들면, 도 5의 제어 시스템(500))에 의해 제어되는 하전 입자 빔 장치에 의해 수행될 수 있다.
먼저, 단계 610에서, 하전 입자 빔 장치는 샘플의 제1 스캐닝 영역이 복수의 1차 빔릿(650)의 아래에 위치되어 이와 수직으로 정렬되는 타겟 위치에 샘플을 유지하는 샘플 스테이지(예를 들면, 도 1의 샘플 스테이지(180))를 이동시키기 위해 장 이동(long move)을 수행한다. 예를 들어, 제어 시스템(500)의 스테이지 제어 모듈(522)은 샘플 스테이지를 X-Y 평면에서 타겟 위치로 이동하도록 제어할 수 있다.
그리고 나서, 단계 612에서, 하전 입자 빔 장치는 제1 스캐닝 영역과 1차 빔릿(650)의 초점 평면 사이의 분리 수준을 검출하기 위해 샘플 표면의 제1 스캐닝 영역에 대해 퀵 스캔을 수행한다. 퀵 스캔은 하전 입자 빔 장치에 의해 형성된 제1 빔릿 서브세트를 사용하여 수행될 수 있다. 도 6에 도시된 예에서, 제1 빔릿 서브세트는 초점 감지 빔릿(660)의 서브세트만을 포함한다. 다시 말하면, 단계 612에서의 퀵 스캔은 초점 감지 빔릿(660)의 서브세트를 사용하여 수행되는 반면, 검사 빔릿(650) 및 나머지 초점 감지 빔릿(도시하지 않음)은 샘플 표면을 스캔하지 않는다. 이는 검사 빔릿(650) 및 나머지 초점 감지 빔릿이 샘플 표면에 입사하지 않도록 이들 빔릿을 샘플 표면 이외의 방향 쪽으로 편향시키도록, 예를 들면 제어 시스템(500)의 빔릿 제어 모듈(524)에 의해 마이크로 디플렉터(예를 들면, 마이크로 디플렉터(122_2 및 122_3))를 제어함으로써 달성될 수 있다. 몇몇 대체의 실시예에서, 퀵 스캔에 사용되는 제1 빔릿 서브세트는 검사 빔릿(650)의 서브세트 및 초점 감지 빔릿(660)의 서브세트를 포함한다. 또한, 단계 612에서의 퀵 스캔 중에, 각각의 빔릿은 샘플 표면 상의 비교적 작은 빔릿 스캐닝 영역 또는 단일 라인을 스캔할 수 있다. 도 6에 도시된 예에서, 각각의 초점 감지 빔릿(660)은 샘플 표면 상의 단일 라인(670)을 스캔한다.
퀵 스캔을 수행한 후에, 단계 614에서 제어 시스템(예를 들면, 제어 시스템(500)의 이미지 처리 모듈(526))은 제1 스캐닝 영역에서의 샘플 표면과 1차 빔릿(650)의 초점 평면 사이의 분리 수준을 추정하기 위해 제1 빔릿 서브세트에 의해 샘플 표면 상에 형성된 이미지를 분석한다. 몇몇 실시예에서는, 분리 수준을 추정하기 위해 도 4a 내지 도 4d에 도시된 방법이 구현될 수 있다.
분리 수준이 결정되고 나면, 제어 시스템(예를 들면, 제어 시스템(500)의 분리 조정 모듈(528))은 제1 스캐닝 영역에서의 샘플 표면이 초점 평면과 일치하도록, 단계 614에서 검사 빔릿의 초점 평면에 대해 제1 스캐닝 영역에서의 샘플 표면 사이의 분리 수준을 조정한다. 몇몇 실시예에서, 제어 시스템(예를 들면, 스테이지 제어 모듈(522))은 샘플 스테이지를 Z 방향으로 이동시켜 Z 방향으로 샘플의 위치를 조정하여, 제1 스캐닝 영역에서의 샘플 표면과 1차 빔릿의 초점 평면 사이의 분리 수준을 저감시킬 수 있다. 몇몇 대체의 실시예에서, 제어 시스템(예를 들면, 빔릿 제어 모듈(524))은 샘플 표면이 초점 평면과 일치하도록, 검사 빔릿의 초점 평면의 위치를 이동시키기 위해 하나 이상의 렌즈(예를 들면, 대물 렌즈(131) 및/또는 트랜스퍼 렌즈(133))의 포커싱 파워를 조정할 수 있다.
단계 616에서, 하전 입자 빔 장치는 샘플 표면의 제2 스캐닝 영역에 대해 정상 스캔을 수행한다. 몇몇 실시예에서, 제2 스캐닝 영역은 단계 612에서 퀵 스캔이 수행되는 제1 스캐닝 영역과 중첩될 수 있다. 몇몇 대체의 실시예에서, 제2 스캐닝 영역은 제1 스캐닝 영역에 바로 인접할 수 있다. 이는 제2 스캐닝 영역이 복수의 1차 빔릿(650)의 아래에 위치되어 이와 수직으로 정렬되는 위치로 샘플을 이동시키기 위해, 예를 들면 제어 시스템(500)의 스테이지 제어 모듈(522)에 의해 샘플 스테이지를 제어함으로써 달성될 수 있다.
단계 616에서의 정상 스캔은 하전 입자 빔 장치에 의해 형성된 적어도 제2 빔릿 서브세트에 의해 수행될 수 있다. 도 6에 도시된 실시예에서, 정상 스캔은 검사 빔릿(650) 및 초점 감지 빔릿(660) 전부를 사용하여 수행된다. 몇몇 대체의 실시예에서, 제2 빔릿 서브세트는 검사 빔릿(550)의 서브세트 및 초점 감지 빔릿(560)의 서브세트를 포함한다. 몇몇 대체의 실시예에서, 제2 빔릿 서브세트는 단지 검사 빔릿(550)의 서브세트 또는 전부를 포함한다. 정상 스캔이 수행될 때, 샘플 표면과 초점 평면 사이의 분리 수준은 이전 단계 614에서 최소치로 저감되었다. 그래서, 정상 스캔에서 획득되는 이미지 품질은 분리 수준이 조정되지 않은 경우에 비해 개선된다.
정상 스캔을 수행한 후, 단계 618에서 제어 시스템은 제2 스캐닝 영역에서의 샘플 표면과 검사 빔릿(650)의 초점 평면 사이의 분리 수준을 추정하기 위해 제2 빔릿 서브세트에 의해 샘플 표면 상에 형성된 이미지를 분석한다. 그리고 나서, 제어 시스템은 샘플 표면이 초점 평면과 일치하도록 분리 수준을 조정한다. 단계 618을 수행하는 방식은 단계 614와 유사하며, 그래서 단계 618의 상세한 설명은 반복되지 않는다. 단계 618를 완료한 후에, 샘플 표면의 다른 영역을 검사하기 위해 단계 616 및 618가 반복적으로 수행될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 하전 입자 빔 장치는 임의의 향후 스캔을 위해 단계 614에서 조정된 분리 수준을 사용한다. 즉, 단계 618은 생략될 수 있다. 대신에, 하전 입자 빔 장치는 단계 614에서 조정된 동일한 분리 수준에 기초하여 샘플 표면의 다른 영역들을 검사하기 위해 반복적으로 단계 616에서의 정상 스캔을 수행한다. 정상 스캔 후에 이미지를 분석하고 분리 수준을 재조정할 필요가 없기 때문에, 검사 처리량 이득이 개선될 수 있다. 하지만, 이들 실시예는 샘플 표면 전체가 비교적 편평하며 그래서 분리 수준이 크게 변하지 않는다고 가정될 때에만 구현될 수 있다는 것이 이해된다.
이하의 조항들을 사용하여 실시예들이 추가로 설명될 수 있다:
1. 하전 입자 빔 장치로서,
샘플 상에 빔릿 어레이(array of beamlets)를 형성 및 스캔하도록 구성된 빔릿 형성 유닛 - 빔릿 어레이의 제1 부분은 초점 평면 상에 포커싱되고, 빔릿 어레이의 제2 부분은 초점 평면에 대해 디포커싱 레벨(defocusing level)을 갖는 적어도 하나의 빔릿을 가짐 -;
빔릿 어레이에 의해 형성된 샘플의 이미지를 검출하도록 구성된 검출기; 및
검출된 이미지에 기초하여 초점 평면과 샘플 사이의 분리 수준(level of separation)을 추정하고 추정된 수준에 기초하여 분리 수준을 저감시키도록 구성된 프로세서:
를 포함하는, 장치.
2. 조항 1의 장치에서, 검출기는 빔릿 어레이에 의해 각각 형성된 이미지의 신호들을 검출하는 검출 소자 어레이를 포함한다.
3. 조항 1의 장치에서, 프로세서는 분리 수준을 저감시키기 위해 빔릿 형성 유닛 내의 포커싱 소자의 포커싱 파워를 조정하도록 또한 구성된다.
4. 조항 1의 장치에서, 프로세서는 분리 수준을 저감시키기 위해 샘플을 이동시키도록 또한 구성된다.
5. 조항 1 내지 조항 4 중 어느 하나의 조항의 장치에서, 빔릿 어레이의 제2 부분의 하나의 빔릿이 초점 평면에 포커싱된다.
6. 조항 1 내지 조항 5 중 어느 하나의 조항의 장치에서, 프로세서는:
샘플의 이미지를 형성하기 위해 빔릿 어레이의 적어도 제1 빔릿 서브세트(first subset of beamlets)를 사용하여 샘플의 제1 스캔을 수행하도록 빔릿 형성 유닛을 제어하고;
샘플의 이미지에 기초하여 분리 수준을 저감시키며; 및
빔릿 어레이의 적어도 제2 빔릿 서브세트를 사용하여 샘플의 제2 스캔을 수행하도록 빔릿 형성 유닛을 제어하도록:
또한 구성된다.
7. 조항 6의 장치에서, 제1 빔릿 서브세트는 제2 부분에 빔릿 서브세트를 포함한다.
8. 조항 6의 장치에서, 제1 빔릿 서브세트는 제1 부분에 빔릿들 및 제2 부분에 빔릿 서브세트를 포함한다.
9. 조항 6 및 조항 8 중 어느 하나의 조항의 장치에서, 제2 빔릿 서브세트는 제1 부분에 빔릿들을 포함한다.
10. 조항 6, 조항 7, 및 조항 8 중 어느 하나의 조항의 장치에서, 제2 빔릿 서브세트는 제1 부분에 빔릿들 및 제2 부분에 빔릿 서브세트를 포함한다.
11. 조항 7의 장치에서, 제2 빔릿 서브세트는 제1 부분에 빔릿들을 포함한다.
12. 조항 11의 장치에서, 제2 부분의 각 빔릿의 스캐닝 조건은 제1 부분의 각 빔릿의 스캐닝 조건과 상이하다.
13. 조항 12의 장치에서, 스캐닝 조건은 스캐닝 영역이다.
14. 조항 13의 장치에서, 제2 부분의 각 빔릿의 스캐닝 영역은 제1 부분의 각 빔릿의 스캐닝 영역보다 작다.
15. 조항 12의 장치에서, 스캐닝 조건은 스캐닝 빈도수이다.
16. 조항 15의 장치에서, 제2 부분의 각 빔릿의 스캐닝 빈도수는 제1 부분의 각 빔릿의 스캐닝 빈도수보다 높다.
17. 조항 12의 장치에서, 스캐닝 조건은 스캐닝 방향이다.
18. 조항 1 내지 조항 17 중 어느 하나의 조항의 장치에서, 제2 부분은 제1 부분에 근접하고 이를 둘러싼다.
19. 조항 18의 장치에서, 제2 부분은 제1 부분에 대해 비대칭으로 배열된다.
20. 조항 1 내지 조항 19 중 어느 하나의 조항의 장치에서, 제2 부분의 각 빔릿의 전류는 제1 부분의 각 빔릿의 전류와 상이하다.
21. 조항 20의 장치에서, 제2 부분의 각 빔릿의 전류는 제1 부분의 각 빔릿의 전류보다 낮다.
22. 조항 6 내지 조항 21 중 어느 하나의 조항의 장치는, 제2 스캔에서의 샘플의 스캐닝 영역과 상이한 제1 스캔에서의 샘플의 스캐닝 영역을 더 포함한다.
23. 조항 1 내지 조항 22 중 어느 하나의 조항의 장치에서, 하전 입자 빔 장치는 전자 빔 장치이다.
24. 하전 입자 빔 장치를 제어하는 방법으로서,
샘플 상에 빔릿 어레이를 형성하는 단계 - 빔릿 어레이의 제1 부분은 초점 평면 상에 포커싱되고, 빔릿 어레이의 제2 부분은 초점 평면에 대해 디포커싱 레벨을 갖는 적어도 하나의 빔릿을 가짐 -;
빔릿 어레이에 의해 형성된 샘플의 이미지를 검출하는 단계;
검출된 이미지에 기초하여 초점 평면과 샘플 사이의 분리 수준을 추정하는 단계; 및
추정된 수준에 기초하여 분리 수준을 저감시키는 단계:
를 포함하는, 방법.
25. 조항 24의 방법은:
분리 수준을 저감시키기 위해 빔릿 형성 유닛 내의 포커싱 소자의 포커싱 파워를 조정하는 단계:
를 더 포함한다.
26. 조항 24의 방법은:
분리 수준을 저감시키기 위해 샘플을 이동시키는 단계:
를 더 포함한다.
27. 조항 24의 방법은:
샘플의 이미지를 형성하기 위해 빔릿 어레이의 적어도 제1 빔릿 서브세트를 사용하여 샘플의 제1 스캔을 수행하는 단계;
제1 빔릿 서브세트에 의해 형성된 샘플의 이미지에 기초하여 분리 수준을 저감시키는 단계; 및
빔릿 어레이의 적어도 제2 빔릿 서브세트를 사용하여 샘플의 제2 스캔을 수행하는 단계:
를 더 포함한다.
28. 조항 27의 방법에서, 제1 빔릿 서브세트는 제2 부분에 빔릿 서브세트를 포함한다.
29. 조항 27의 방법에서, 제1 빔릿 서브세트는 제1 부분에 빔릿들 및 제2 부분에 빔릿 서브세트를 포함한다.
30. 조항 27의 방법에서, 제2 빔릿 서브세트는 제1 부분에 빔릿들을 포함한다.
31. 조항 27의 방법에서, 제2 빔릿 서브세트는 제1 부분에 빔릿들 및 제2 부분에 빔릿 서브세트를 포함한다.
32. 조항 27의 방법에서, 제1 스캔에서의 각 빔릿의 스캐닝 조건은 제2 스캔에서의 각 빔릿의 스캐닝 조건과 상이하다.
33. 조항 32의 방법에서, 스캐닝 조건은 스캐닝 영역이다.
34. 조항 33의 방법에서, 제1 스캔에서의 각 빔릿의 스캐닝 영역은 제2 스캔에서의 각 빔릿의 스캐닝 영역보다 작다.
35. 조항 32의 방법에서, 스캐닝 조건은 스캐닝 빈도수이다.
36. 조항 35의 방법에서, 제1 스캔에서의 각 빔릿의 스캐닝 빈도수는 제2 스캔에서의 각 빔릿의 스캐닝 빈도수보다 높다.
37. 조항 32의 방법에서, 스캐닝 조건은 스캐닝 방향이다.
38. 조항 24의 방법에서, 제2 부분의 각 빔릿의 전류는 제1 부분의 각 빔릿의 전류와 상이하다.
39. 조항 38의 방법에서, 제2 부분의 각 빔릿의 전류는 제1 부분의 각 빔릿의 전류보다 낮다.
40. 하전 입자 빔 시스템을 제어하기 위해 컨트롤러에 의해 수행되는 방법으로서,
빔릿 어레이에 의해 형성된 샘플의 이미지에 기초하여 초점 평면과 샘플 사이의 분리 수준을 추정하는 단계 - 빔릿 어레이의 제1 부분은 초점 평면 상에 포커싱되고, 빔릿 어레이의 제2 부분은 초점 평면에 대해 디포커싱 레벨을 갖는 적어도 하나의 빔릿을 가짐 -; 및
추정된 수준에 기초하여 분리 수준을 조정하는 단계:
를 포함하는, 방법.
41. 컨트롤러가 하전 입자 빔 시스템을 제어하기 위한 방법을 수행하게 하기 위해 컨트롤러의 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행 가능한 명령 세트를 저장하는 비일시적 컴퓨터 가독 매체로서,
방법은:
빔릿 어레이에 의해 형성된 샘플의 이미지에 기초하여 초점 평면과 샘플 사이의 분리 수준을 추정하는 단계 - 빔릿 어레이의 제1 부분은 초점 평면 상에 포커싱되고, 빔릿 어레이의 제2 부분은 초점 평면에 대해 디포커싱 레벨을 갖는 적어도 하나의 빔릿을 가짐 -; 및
추정된 수준에 기초하여 분리 수준을 조정하는 단계:
를 포함하는, 비일시적 컴퓨터 가독 매체.
개시된 실시예의 하전 입자 빔 장치는 샘플 표면과 초점 평면 사이의 분리 수준을 검출하기 위해 복수의 검사 빔릿의 초점 평면에 대해 다양한 디포커싱 레벨을 갖는 복수의 초점 감지 빔릿을 사용한다. 광학 초점 센서만을 사용하는 시스템과 비교하여, 개시된 실시예의 하전 입자 빔 장치는 개선된 초점 성능, 보다 나은 이미지 해상도, 및 안정성을 제공한다.
본 발명이 다양한 실시예와 관련하여 설명되었으나, 본 명세서의 고찰 및 본 명세서에 개시된 발명의 실시로부터 본 발명의 다른 실시예들이 당업자에게는 명백할 것이다. 본 명세서 및 예들은 단지 예시적인 것으로 간주되되며, 본 발명의 진정한 범위 및 사상은 다음의 청구범위에 의해 명시된다.

Claims (15)

  1. 하전 입자 빔 장치로서,
    샘플 상에 빔릿 어레이(array of beamlets)를 형성 및 스캔하도록 구성된 빔릿 형성 유닛 - 상기 빔릿 어레이의 제1 부분은 초점 평면 상에 포커싱되고, 상기 빔릿 어레이의 제2 부분은 상기 초점 평면에 대해 디포커싱 레벨(defocusing level)을 갖는 적어도 하나의 빔릿을 가짐 -;
    상기 빔릿 어레이에 의해 형성된 상기 샘플의 이미지를 검출하도록 구성된 검출기; 및
    상기 검출된 이미지에 기초하여 상기 초점 평면과 상기 샘플 사이의 분리 수준(level of separation)을 추정하고 상기 추정된 수준에 기초하여 상기 분리 수준을 저감시키도록 구성된 프로세서:
    를 포함하는, 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 검출기는 상기 빔릿 어레이에 의해 각각 형성된 상기 이미지의 신호들을 검출하는 검출 소자 어레이를 포함하는,
    장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 분리 수준을 저감시키기 위해 상기 빔릿 형성 유닛 내의 포커싱 소자의 포커싱 파워를 조정하도록 또한 구성되는,
    장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 분리 수준을 저감시키기 위해 상기 샘플을 이동시키도록 또한 구성되는,
    장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 빔릿 어레이의 상기 제2 부분의 하나의 빔릿이 상기 초점 평면에 포커싱되는,
    장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 프로세서는:
    상기 샘플의 이미지를 형성하기 위해 상기 빔릿 어레이의 적어도 제1 빔릿 서브세트(first subset of beamlets)를 사용하여 상기 샘플의 제1 스캔을 수행하도록 상기 빔릿 형성 유닛을 제어하고;
    상기 샘플의 이미지에 기초하여 분리 수준을 저감시키며; 및
    상기 빔릿 어레이의 적어도 제2 빔릿 서브세트를 사용하여 상기 샘플의 제2 스캔을 수행하도록 상기 빔릿 형성 유닛을 제어하도록:
    또한 구성되는,
    장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제1 빔릿 서브세트는 상기 제2 부분에 빔릿 서브세트를 포함하고,
    상기 제1 빔릿 서브세트는 상기 제1 부분에 상기 빔릿들 및 상기 제2 부분에 빔릿 서브세트를 포함하며,
    상기 제2 빔릿 서브세트는 상기 제1 부분에 상기 빔릿들을 포함하고,
    상기 제2 빔릿 서브세트는 상기 제1 부분에 상기 빔릿들 및 상기 제2 부분에 빔릿 서브세트를 포함하며, 또는
    상기 제2 빔릿 서브세트는 상기 제1 부분에 상기 빔릿들을 포함하는,
    장치.
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 제2 부분의 각 빔릿의 스캐닝 조건은 상기 제1 부분의 각 빔릿의 스캐닝 조건과 상이한,
    장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 스캐닝 조건은 스캐닝 영역인,
    장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 제2 부분의 각 빔릿의 스캐닝 영역은 상기 제1 부분의 각 빔릿의 스캐닝 영역보다 작은,
    장치.
  11. 제8 항에 있어서,
    상기 스캐닝 조건은 스캐닝 빈도수(freqneucy)인,
    장치.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 제2 부분의 각 빔릿의 스캐닝 빈도수는 상기 제1 부분의 각 빔릿의 스캐닝 빈도수보다 높은,
    장치.
  13. 제8 항에 있어서,
    상기 스캐닝 조건은 스캐닝 방향인,
    장치.
  14. 하전 입자 빔 시스템을 제어하기 위해 컨트롤러에 의해 수행되는 방법으로서,
    빔릿 어레이에 의해 형성된 샘플의 이미지에 기초하여 초점 평면과 샘플 사이의 분리 수준을 추정하는 단계 - 상기 빔릿 어레이의 제1 부분은 상기 초점 평면 상에 포커싱되고, 상기 빔릿 어레이의 제2 부분은 상기 초점 평면에 대해 디포커싱 레벨을 갖는 적어도 하나의 빔릿을 가짐 -; 및
    상기 추정된 수준에 기초하여 상기 분리 수준을 조정하는 단계:
    를 포함하는, 방법.
  15. 컨트롤러가 하전 입자 빔 시스템을 제어하기 위한 방법을 수행하게 하기 위해 상기 컨트롤러의 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행 가능한 명령 세트를 저장하는 비일시적 컴퓨터 가독 매체로서,
    상기 방법은:
    빔릿 어레이에 의해 형성된 샘플의 이미지에 기초하여 초점 평면과 샘플 사이의 분리 수준을 추정하는 단계 - 상기 빔릿 어레이의 제1 부분은 상기 초점 평면 상에 포커싱되고, 상기 빔릿 어레이의 제2 부분은 상기 초점 평면에 대해 디포커싱 레벨을 갖는 적어도 하나의 빔릿을 가짐 -; 및
    상기 추정된 수준에 기초하여 상기 분리 수준을 조정하는 단계:
    를 포함하는,
    비일시적 컴퓨터 가독 매체.
KR1020207007935A 2017-09-19 2018-09-14 하전 입자 빔 장치, 및 상기 장치의 작동 시스템 및 방법 KR102378925B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201762560622P 2017-09-19 2017-09-19
US62/560,622 2017-09-19
PCT/EP2018/074985 WO2019057644A1 (en) 2017-09-19 2018-09-14 CHARGED PARTICLE BEAM APPARATUS, AND SYSTEMS AND METHODS OF OPERATING THE APPARATUS

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200040290A true KR20200040290A (ko) 2020-04-17
KR102378925B1 KR102378925B1 (ko) 2022-03-25

Family

ID=63586751

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020207007935A KR102378925B1 (ko) 2017-09-19 2018-09-14 하전 입자 빔 장치, 및 상기 장치의 작동 시스템 및 방법

Country Status (8)

Country Link
US (1) US11798777B2 (ko)
EP (1) EP3685421A1 (ko)
JP (2) JP6972312B2 (ko)
KR (1) KR102378925B1 (ko)
CN (1) CN111213219B (ko)
IL (1) IL273309A (ko)
TW (3) TWI747213B (ko)
WO (1) WO2019057644A1 (ko)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113192815A (zh) * 2016-01-27 2021-07-30 Asml荷兰有限公司 多个带电粒子束的装置
KR20220002623A (ko) * 2019-05-31 2022-01-06 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. 다중 하전 입자 빔 장치 및 그 작동 방법
US10928336B1 (en) * 2019-07-29 2021-02-23 Applied Materials Israel Ltd. X-ray based evaluation of a status of a structure of a substrate
DE102019005362A1 (de) * 2019-07-31 2021-02-04 Carl Zeiss Multisem Gmbh Verfahren zum Betreiben eines Vielzahl-Teilchenstrahlsystems unter Veränderung der numerischen Apertur, zugehöriges Computerprogrammprodukt und Vielzahl-Teilchenstrahlsystem
KR20220101703A (ko) * 2019-12-19 2022-07-19 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. 하전 입자 시스템에서 전압 콘트라스트를 사용한 결함 검사 시스템 및 방법
US11562879B2 (en) * 2020-09-15 2023-01-24 Nuflare Technology, Inc. Low-blur electrostatic transfer lens for multi-beam electron gun
DE102021200799B3 (de) * 2021-01-29 2022-03-31 Carl Zeiss Multisem Gmbh Verfahren mit verbesserter Fokuseinstellung unter Berücksichtigung eines Bildebenenkipps in einem Vielzahl-Teilchenstrahlmikroskop
EP4113570A1 (en) * 2021-06-29 2023-01-04 ASML Netherlands B.V. Charged particle assessment system and method of aligning a sample in a charged particle assessment system
US20230245291A1 (en) * 2022-01-28 2023-08-03 Fei Company Automatic particle beam focusing
WO2024008493A1 (en) * 2022-07-05 2024-01-11 Asml Netherlands B.V. Assessment apparatus and methods
EP4303908A1 (en) * 2022-07-05 2024-01-10 ASML Netherlands B.V. Assessment apparatus using a plurality of charged particle beams

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003016983A (ja) * 2001-07-04 2003-01-17 Hitachi Ltd 荷電粒子線装置および自動非点収差調整方法
US20140224985A1 (en) * 2011-02-18 2014-08-14 Applied Materials Israel, Ltd. Focusing a charged particle imaging system

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3684943B2 (ja) 1999-10-19 2005-08-17 株式会社日立製作所 ビーム走査形検査装置
JP2007087639A (ja) * 2005-09-20 2007-04-05 Ebara Corp 電子線装置及びパターン評価方法
WO2007067296A2 (en) * 2005-12-02 2007-06-14 Alis Corporation Ion sources, systems and methods
JP4995542B2 (ja) * 2006-11-06 2012-08-08 株式会社トプコン 荷電粒子ビーム装置のオートフォーカス方法、コンピュータプログラム、及び、記録媒体
JP4857101B2 (ja) 2006-12-21 2012-01-18 株式会社日立ハイテクノロジーズ プローブ評価方法
JP2010244740A (ja) * 2009-04-02 2010-10-28 Hitachi High-Technologies Corp レビュー装置、及びレビュー方法
JP5890652B2 (ja) 2011-10-28 2016-03-22 株式会社荏原製作所 試料観察装置及び試料観察方法
TWI701459B (zh) * 2015-09-23 2020-08-11 美商克萊譚克公司 用於多波束掃描式電子顯微系統之聚焦調整之方法及系統
US10325753B2 (en) * 2015-09-23 2019-06-18 Kla Tencor Corporation Method and system for focus adjustment of a multi-beam scanning electron microscopy system
DE102015013698B9 (de) * 2015-10-22 2017-12-21 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Verfahren zum Betreiben eines Vielstrahl-Teilchenmikroskops
US11302511B2 (en) * 2016-02-04 2022-04-12 Kla Corporation Field curvature correction for multi-beam inspection systems
DE102016203094B4 (de) * 2016-02-26 2022-02-10 Carl Zeiss Smt Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum dauerhaften Reparieren von Defekten fehlenden Materials einer photolithographischen Maske

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003016983A (ja) * 2001-07-04 2003-01-17 Hitachi Ltd 荷電粒子線装置および自動非点収差調整方法
US20140224985A1 (en) * 2011-02-18 2014-08-14 Applied Materials Israel, Ltd. Focusing a charged particle imaging system

Also Published As

Publication number Publication date
TW202230428A (zh) 2022-08-01
TW201921155A (zh) 2019-06-01
JP2022023964A (ja) 2022-02-08
KR102378925B1 (ko) 2022-03-25
JP7244606B2 (ja) 2023-03-22
CN111213219A (zh) 2020-05-29
TWI691804B (zh) 2020-04-21
CN111213219B (zh) 2023-03-10
US11798777B2 (en) 2023-10-24
TWI747213B (zh) 2021-11-21
JP6972312B2 (ja) 2021-11-24
US20200286707A1 (en) 2020-09-10
TW202046018A (zh) 2020-12-16
WO2019057644A1 (en) 2019-03-28
EP3685421A1 (en) 2020-07-29
JP2020534638A (ja) 2020-11-26
IL273309A (en) 2020-04-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11798777B2 (en) Charged particle beam apparatus, and systems and methods for operating the apparatus
US7242015B2 (en) Patterned wafer inspection method and apparatus therefor
KR101685274B1 (ko) 하전 입자선 장치
US10727026B2 (en) Charged particle beam inspection method
JP7094782B2 (ja) 電子ビーム検査装置及び電子ビーム検査方法
US7288948B2 (en) Patterned wafer inspection method and apparatus therefor
JP2004342341A (ja) ミラー電子顕微鏡及びそれを用いたパターン欠陥検査装置
WO2022135920A1 (en) Operation methods of 2d pixelated detector for an apparatus with plural charged-particle beams and mapping surface potentials
US11004193B2 (en) Inspection method and inspection apparatus
JP6632863B2 (ja) 電子ビーム検査・測長装置用の電子ビーム径制御方法及び電子ビーム径制御装置、並びに電子ビーム検査・測長装置
JP3950891B2 (ja) パターン欠陥検査方法及びパターン欠陥検査装置
JP2018151202A (ja) 電子ビーム検査装置および電子ビーム検査方法
JP4484860B2 (ja) パターン欠陥検査方法
US20220392741A1 (en) Systems and methods of profiling charged-particle beams
WO2024061632A1 (en) System and method for image resolution characterization
JP2005129546A (ja) パターン欠陥検査方法及びパターン欠陥検査装置

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant